FR2900280A1 - CONNECTOR FOR HIGH SPEED CONNECTION - Google Patents
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Abstract
Connecteur male ou femelle à au moins une paire de broches pour liaison bifilaire à haut débit.Le connecteur comporte deux broches parallèles (25b), un insert isolant (26b), un boîtier métallique (23a) et un circuit imprimé de connexion (32).Male or female connector having at least one pair of pins for a high-speed two-wire link.The connector has two parallel pins (25b), an insulating insert (26b), a metal case (23a), and a printed circuit board (32) .
Description
L'invention concerne un connecteur apte à être utilisé dans des liaisonsThe invention relates to a connector suitable for use in links
câblées, à haut débit et conçu pour apporter un minimum de perturbations aux signaux transférés. L'invention concerne aussi un couple de connecteurs, respectivement de type mâle et femelle, susceptible de coopérer de façon satisfaisante dans une liaison à haut débit. Lorsqu'on désire réaliser des liaisons numériques comportant des câbles susceptibles de véhiculer des informations numériques à haut débit (typiquement supérieures à 100 Mbits/s) se pose le problème de raccorder un tel câble, soit à un autre câble analogue, soit à un système électronique de traitement, à l'aide de connecteurs performants, conçus pour ne pas altérer la qualité des signaux transmis. Or, une ligne de transmission bifilaire blindée, généralement recommandée pour de tels signaux, nécessite des connecteurs spécifiques, à haute performance. Ils doivent par exemple assurer une bonne protection vis-à-vis des perturba- tions électromagnétiques extérieures. Ils doivent aussi perturber aussi peu que possible l'impédance constante prédéterminée des lignes de transmission. On rappelle que les câbles bifilaires blindés utilisés pour ces liaisons à haut débit présentent une impédance constante, caractéristique, par exemple de 100 ohms. Le connecteur doit être étudié pour que cette impédance ne varie pas de façon significative au niveau du raccordement. Les câbles doivent notamment se raccorder, par exemple par soudure, d'une façon suffisamment simple, fiable et répétitive, sans nécessiter une habilité particulière du technicien chargé d'assembler le câble et le connecteur, typiquement par soudures. wired, high speed and designed to provide minimal disruption to the transferred signals. The invention also relates to a pair of connectors, male and female, respectively, capable of cooperating satisfactorily in a high-speed link. When it is desired to make digital links comprising cables capable of carrying high bit rate digital information (typically greater than 100 Mbps), there is the problem of connecting such a cable, either to another analog cable or to a system electronic processing, using powerful connectors, designed to not alter the quality of the signals transmitted. However, a shielded two-wire transmission line, generally recommended for such signals, requires specific connectors, high performance. For example, they must provide good protection against external electromagnetic disturbances. They must also disturb as little as possible the predetermined constant impedance of the transmission lines. It is recalled that the shielded two-wire cables used for these high-speed links have a constant impedance characteristic, for example of 100 ohms. The connector must be designed so that this impedance does not vary significantly at the connection. The cables must in particular be connected, for example by welding, in a sufficiently simple, reliable and repetitive manner, without requiring a particular skill of the technician responsible for assembling the cable and the connector, typically by welding.
L'invention permet d'atteindre ces objectifs, notamment le raccordement à impédance constante. Plus particulièrement, l'invention concerne un connecteur adapté à au moins une ligne de transmission haut débit bifilaire, blindée, à impédance constante prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison - deux broches parallèles, - un insert isolant dans lequel sont montées lesdites broches, - un boîtier métallique comprenant un manchon ouvert à rune de ses extrémités, ledit manchon abritant ledit insert et lesdites broches, e - un circuit imprimé de connexion installé dans ledit boîtier raccordé auxdites broches et configuré pour maîtriser la géométrie du raccordement de ladite ligne bifilaire dans ledit boîtier. Le type de connecteur défini ci-dessus peut avantageusement être obtenu par une modification appropriée d'un connecteur répondant à la norme MIL DTL 83513. Cette norme définit un type de connecteur connu dans la technique sous l'appellation "micro-D". Notamment, le détrompage est obtenu par la forme en D du manchon métallique du boîtier du connecteur, abritant les broches. The invention achieves these objectives, including the constant impedance connection. More particularly, the invention relates to a connector adapted to at least one bifilar, shielded high-speed, predetermined constant impedance transmission line, characterized in that it comprises in combination - two parallel pins, - an insulating insert in which are mounted said pins, - a metal case comprising an open sleeve at one of its ends, said sleeve housing said insert and said pins, e - a printed connection circuit installed in said case connected to said pins and configured to control the connection geometry of said two-wire line in said housing. The type of connector defined above can advantageously be obtained by appropriate modification of a connector complying with MIL DTL 83513. This standard defines a type of connector known in the art as the "micro-D". In particular, the keying is obtained by the D-shape of the metal sleeve of the connector housing, housing the pins.
Le circuit imprimé mentionné ci-dessus permet de réaliser le raccordement des câbles blindés en respectant l'adaptation d'impédance, notamment l'écartement des deux fils et en facilitant les connexions soudées. Avantageusement, ledit circuit imprimé inclus dans le boîtier comprend deux pistes parallèles, sensiblement dans le prolongement des deux broches. Ces dernières sont respectivement raccordées à des premières extrémités de ces deux pistes tandis que les extrémités de la ligne bifilaire (les âmes des deux fils blindés) sont destinées à être soudées à des secondes extrémités de ces deux pistes, respectivement. The printed circuit mentioned above makes it possible to connect the shielded cables respecting the impedance matching, in particular the spacing of the two wires and facilitating the soldered connections. Advantageously, said printed circuit included in the housing comprises two parallel tracks, substantially in the extension of the two pins. The latter are respectively connected to the first ends of these two tracks while the ends of the two-wire line (the cores of the two shielded wires) are intended to be soldered at the second ends of these two tracks, respectively.
Selon une autre particularité avantageuse, ledit circuit imprimé comporte une troisième piste perpendiculaire auxdites deux pistes parallèles et au voisinage desdites secondes extrémités de celles-ci, pour le raccordement de la ou chaque gaine de blindage de ladite ligne bifilaire blindée. According to another advantageous feature, said printed circuit comprises a third track perpendicular to said two parallel tracks and in the vicinity of said second ends thereof, for connecting the or each shielding sheath of said shielded two-wire line.
Un plan de masse peut être avantageusement prévu sur l'autre face du circuit imprimé pour obtenir l'impédance voulue entre les deux pistes parallèles. L'invention concerne aussi un couple de connecteurs, chacun selon la description qui précède, l'un comportant au moins une paire de broches mâles et l'autre comportant au moins une paire de broches ferud:es, et de connue en soi, l'un des connecteurs co [Duit an manchon métallique précité dit "manchon extérieur", de section plus grande que celle du manchon métallique correspondant de l'autre connecteur dit "manchon intérieur", de façon à coulisser le long de ce dernier, lors de l'accouplement des deux connecteurs. Selon une autre caractéristique avantageuse, ledit manchon extérieur a une longueur suffisante pour que son extrémité libre vienne en contact électrique d'un socle du connecteur comportant ledit manchon intérieur. De cette façon, on améliore considérablement la qualité et la continuité du blindage de protection contre les champs électromagnétiques extérieurs, obtenu par l'assemblage des deux boîtiers. La qualité du contact électrique est garantie par un verrouillage mécanique entre les deux boîtiers, après accouplement électrique, de préférence au moyen de vis et écrous. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemples et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un connecteur à deux voies bifilaires, conforme à l'invention, le boîtier de ce connecteur étant ouvert ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe illustrant un 20 couple de connecteurs, à broches mâles et femelles, conforme à l'invention, avant accouplement ; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 illustrant les deux connecteurs après accouplement ; - la figure 4 est une vue en bout d'un connecteur à quatre voies 25 bifilaires ; et -la figure 5 est une vue en bout d'un autre connecteur à quatre voies bifilaires. La figure 1 représente un connecteur 11 permettant de raccorder deux lignes de transmission bifilaires 13, 14 à haut débit. Ce 30 connecteur est susceptiLie d'être raccordé soit à un connecteur semblable, par e:-'er pour jer lesdites I; -, soit Jr, connecteur fixe, installé d'ans un appa unique traitant eee .1oernes acheminées par ces lignes. Selon l'exemple, chaque ligne de transmission 13, 14 est 35 rani tu'e per un câble blindé cylindrique classique enfermant deux fils 17 tressée 20 commune. La gaine est elle-même entourée d'un manchon isolant 21. Les dessins illustrent les connecteurs déjà raccordés aux lignes de transmission. Les deux câbles blindés sont eux-mêmes entourés d'une tresse métallique 22 électriquement connectée au boîtier métallique 23 du connecteur par l'intermédiaire d'un tube métallique 24 comprenant un épaulement 24a engagé dans une empreinte du boîtier. La tresse est sertie sur ce tube. Chaque ligne de transmission bifilaire blindée 13, 14, décrite ci-10 dessus est à impédance constante prédéterminée, par exemple de 100 ohms. Comme cela est visible sur la figure 1, le boîtier métallique 23 est constitué de deux parties assemblées, une première partie 23a supportant les composants d'interconnexion et une seconde partie 23b 15 formant couvercle. Pour chaque ligne bifilaire, le connecteur comprend : -deux broches parallèles (qui peuvent être des broches mâles 25a ou des broches femelles 25b) - un insert isolant 26a ou 26b dans lequel sont montées lesdites 20 broches, - un manchon métallique 30a ou 30b (faisant partie de ladite première partie du boîtier) ouvert à l'une de ses extrémités et abritant ledit insert et lesdites broches. Ces éléments sont bien visibles sur les figures 2 et 3. 25 En outre, le boîtier 23 abrite (pour chaque ligne bifilaire) un circuit imprimé de connexion 32 disposé entre lesdites broches 25a ou 25b installées dans un manchon 30a ou 30b et ladite ligne de transmission bifilaire blindée correspondante. La structure de ce circuit imprimé de connexion 32 permet de 30 faciliter le raccordement du câble blindé. Elle permet aussi de maîtriser la géo:eeti de la bifilaire au travers leci:L boîtier, -à-dire entre le câble ec les deux broches parallèles correspareeiltes. Chaque manchon 30a ou 30b abrite un insert 26a ou 26b qui ne comporte que deux broches parallèles. 35 fis ls l'exemple de la figure 1 où conne :e i est conc~a po raccc a et abrite par conséquent deux inserts 26a (situés dans les manchons) et deux circuits imprimés 32. Chaque circuit imprimé comprend deux pistes parallèles 34 agencées sensiblement dans le prolongement des deux broches 25a et lesdites broches sont respectivement raccordées à des premières extrémités 35 de ces deux pistes. Les extrémités de la ligne bifilaire 13 ou 14 peuvent ainsi être soudées à des secondes extrémités 36 de ces deux pistes, respectivement. En outre, le circuit imprimé comporte une troisième piste 39 perpendiculaire auxdites deux pistes parallèles et au voisinage desdites secondes extrémités 36 de celles-ci. Cette troisième piste permet le raccordement de la gaine de blindage 20, par une simple soudure. L'agencement des deux pistes parallèles 34 et de ladite troisième piste 39 perpendiculaire à celles-ci, facilite le câblage de la ligne bifilaire, comme représenté. De plus, le circuit imprimé est monté dans un logement défini dans ladite première partie du boîtier 23a, à proximité immédiate des extrémités arrière desdites broches 25a ou 25b et celles-ci sont directement soudées sur lesdites pistes parallèles. Les caractéristiques diélectriques de l'insert 26a ou 26b et du support isolant du circuit imprimé 32 ainsi que l'écartement des broches et des deux pistes parallèles conditionnent une variation d'impédance caractéristique aussi faible que possible dans le connecteur. Le blindage extérieur constitué tant par la tresse 22 que par la structure du boîtier métallique 23 protège les lignes de transmission bifilaire des rayonnements électromagnétiques extérieurs et des perturbations éventuelles dues à ces lignes. Les deux parties 23a et 23b comportent des gorges 27 permettant la mise en place de joints d'étanchéité (non représentés). Ces joints, en élastomère, peuvent être chargés de matériau conducteur pour augmenter l'efficacité du blindage. Dans l'exemple représenté, chaque circuit imprimé 32 est du type double face en sorte qu'il comporte un plan de masse 42, s'étendant r sensiblement 'toute sa Ce plan de masse est défini sur l'autre du circuit nprimé id donc parallèlement auxdites pistes 34, A ground plane may advantageously be provided on the other side of the printed circuit to obtain the desired impedance between the two parallel tracks. The invention also relates to a pair of connectors, each according to the preceding description, one comprising at least one pair of male pins and the other comprising at least one pair of iron pins, and of known per se, One of the connectors has a larger diameter than the corresponding metal sleeve of the other connector called "inner sleeve", so as to slide along the latter, when the coupling of the two connectors. According to another advantageous characteristic, said outer sleeve has a length sufficient for its free end to come into electrical contact with a base of the connector comprising said inner sleeve. In this way, the quality and continuity of the protective shield against external electromagnetic fields, obtained by the assembly of the two housings, is considerably improved. The quality of the electrical contact is guaranteed by a mechanical interlock between the two housings, after electrical coupling, preferably by means of screws and nuts. The invention will be better understood and other advantages thereof will appear more clearly in the light of the description which follows, given solely by way of example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a perspective view of a two-way two-wire connector according to the invention, the housing of this connector being open; FIG. 2 is a diagrammatic sectional view illustrating a couple of connectors, with male and female pins, according to the invention, before coupling; - Figure 3 is a view similar to Figure 2 illustrating the two connectors after coupling; FIG. 4 is an end view of a two-wire four-way connector; and FIG. 5 is an end view of another four-way two-wire connector. FIG. 1 shows a connector 11 making it possible to connect two high-speed two-wire transmission lines 13, 14. This connector is likely to be connected to either a similar connector, for example by: - Jr, fixed connector, installed in a single appa eee .1oernes routed by these lines. According to the example, each transmission line 13, 14 is cut by a conventional cylindrical shielded cable enclosing two common braided wires 17. The sheath is itself surrounded by an insulating sleeve 21. The drawings illustrate the connectors already connected to the transmission lines. The two shielded cables are themselves surrounded by a metal braid 22 electrically connected to the metal housing 23 of the connector via a metal tube 24 comprising a shoulder 24a engaged in a cavity of the housing. The braid is set on this tube. Each shielded two-wire transmission line 13, 14, described above is of predetermined constant impedance, for example 100 ohms. As can be seen in FIG. 1, the metal case 23 consists of two assembled parts, a first part 23a supporting the interconnection components and a second part 23b forming a cover. For each two-wire line, the connector comprises: two parallel pins (which may be male pins 25a or female pins 25b) an insulating insert 26a or 26b in which said pins are mounted, a metal sleeve 30a or 30b, part of said first part of the housing) open at one of its ends and housing said insert and said pins. These elements are clearly visible in FIGS. 2 and 3. In addition, the housing 23 houses (for each two-wire line) a printed connection circuit 32 disposed between said pins 25a or 25b installed in a sleeve 30a or 30b and said line of corresponding two-wire shielded transmission. The structure of this printed circuit board 32 makes it easier to connect the shielded cable. It also makes it possible to control the geometry of the two-wire cable through the housing, that is to say between the cable and the two parallel parallel pins. Each sleeve 30a or 30b houses an insert 26a or 26b which has only two parallel pins. 35 fis ls the example of Figure 1 where conne: ei is conc ~ a po raccc a and therefore houses two inserts 26a (located in the sleeves) and two printed circuits 32. Each printed circuit comprises two parallel tracks 34 arranged substantially in the extension of the two pins 25a and said pins are respectively connected to first ends 35 of these two tracks. The ends of the two-wire line 13 or 14 can thus be soldered to second ends 36 of these two tracks, respectively. In addition, the printed circuit comprises a third track 39 perpendicular to said two parallel tracks and in the vicinity of said second ends 36 thereof. This third track allows the connection of the shielding sheath 20 by a simple weld. The arrangement of the two parallel tracks 34 and said third track 39 perpendicular thereto, facilitates the wiring of the two-wire line, as shown. In addition, the printed circuit is mounted in a housing defined in said first portion of the housing 23a, in close proximity to the rear ends of said pins 25a or 25b and these are directly welded to said parallel tracks. The dielectric characteristics of the insert 26a or 26b and the insulating support of the printed circuit 32 as well as the spacing of the pins and the two parallel tracks condition a characteristic impedance variation as low as possible in the connector. The outer shield formed by both the braid 22 and the structure of the metal housing 23 protects the two-wire transmission lines of external electromagnetic radiation and any disturbances due to these lines. The two parts 23a and 23b comprise grooves 27 allowing the installation of seals (not shown). These seals, made of elastomer, can be loaded with conductive material to increase the effectiveness of the shielding. In the example shown, each printed circuit 32 is of the double-sided type so that it comprises a ground plane 42, extending substantially all of its ground plane is defined on the other of the nprime circuit id so parallel to said tracks 34,
Ladite troisième piste 39 est connectée au plan de masse 42, 35 par exemple par une jonction 43 ou un trou métallisé s'étendant au travers de l'isolant du circuit imprimé. Le plan de masse est, dans cet exemple, connecté au boîtier métallique 23. Au moins un et de préférence chaque manchon métallique 30a ou 30b défini dans ladite première partie du boîtier a un contour de détrompage. Dans l'exemple spécifiquement décrit, ledit contour a une forme de D, connue en soi. Dans le cas où le connecteur comporte plusieurs manchons en ligne, deux manchons adjacents ont leurs contours inversés, (voir figures 4 et 5) ce qui permet de réduire la largeur du connecteur. Said third track 39 is connected to the ground plane 42, for example by a junction 43 or a metallized hole extending through the insulator of the printed circuit. The ground plane is, in this example, connected to the metal housing 23. At least one and preferably each metal sleeve 30a or 30b defined in said first housing portion has a foolproof outline. In the example specifically described, said contour has a shape of D, known per se. In the case where the connector has several sleeves in line, two adjacent sleeves have their inverted contours, (see Figures 4 and 5) which reduces the width of the connector.
Dans un connecteur conforme à l'invention, les deux broches peuvent être du type mâle ou femelle et, bien entendu, l'invention vise aussi un couple de connecteurs, chacun conforme à la description qui précède, dans lequel un connecteur comporte une paire de broches mâles 25a agencées dans le ou chaque manchon 30a du boîtier métallique correspondant et l'autre connecteur comporte une paire de broches femelles 25b agencées dans le ou chaque manchon 30b de l'autre boîtier métallique (figures 2 et 3). Avantageusement, l'un des connecteurs comporte au moins un manchon métallique précité dit manchon extérieur, (ici le manchon 30b) de section plus grande que celle du ou chaque manchon, dit manchon intérieur (ici le manchon 30a), de l'autre connecteur, de façon à coulisser le long de ce dernier au moment de l'accouplement des deux connecteurs. C'est ce qu'illustre plus particulièrement les figures 2 et 3. En outre, selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le manchon extérieur 30b a une longueur suffisante pour que son extrémité libre 44 vienne en contact électrique avec un socle 46 du connecteur comportant le manchon intérieur 30a (voir figures 2 et 3). Il est à noter que, s'agissant de la norme MIL DTL 83513 définissant l'architecture générale d'un connecteur "micro D", celle-ci ne privilégie pas ce contact électrique en bout. Ledit contact électrique en bout, rendu possible et confirmé par ~Mage des deux connecteurs, améliore considérablement la ~. I utibi té électromagnétique (CEM ou "RFI/EMI protection" en anglais) de la connexion haut débit. In a connector according to the invention, the two pins may be of the male or female type and, of course, the invention also aims at a pair of connectors, each of which conforms to the foregoing description, in which a connector comprises a pair of male pins 25a arranged in the or each sleeve 30a of the corresponding metal housing and the other connector has a pair of female pins 25b arranged in the or each sleeve 30b of the other metal housing (Figures 2 and 3). Advantageously, one of the connectors comprises at least one aforementioned metal sleeve said outer sleeve, (here the sleeve 30b) of larger section than that of the or each sleeve, said inner sleeve (here the sleeve 30a), the other connector , so as to slide along the latter at the time of coupling of the two connectors. This is illustrated more particularly in FIGS. 2 and 3. Furthermore, according to an advantageous characteristic of the invention, the outer sleeve 30b has a length sufficient for its free end 44 to come into electrical contact with a base 46 of the connector having the inner sleeve 30a (see Figures 2 and 3). It should be noted that, with regard to the MIL DTL 83513 standard defining the general architecture of a "micro-D" connector, it does not favor this end electrical contact. The said electrical contact at the end, made possible and confirmed by ~ Mage of the two connectors, considerably improves the ~. Electromagnetic I utibi ty (EMC or "RFI / EMI protection" in English) of the broadband connection.
Dans ce mode de réalisation, les broches femelles 25b font saillie de l'insert 26b correspondant dans une cavité ouverte 45 délimitée par le manchon 30b qui les entoure. Ce dernier est le manchon extérieur. En outre, les broches mâles 25a sont entièrement intégrées dans l'insert 26a correspondant du manchon 30a et ce dernier est le manchon intérieur. Comme cela est visible sur la figure 2, chaque broche mâle 25a s'étend axialement dans un trou 47 de l'insert 26a et le diamètre de ce trou est juste suffisant pour accueillir la broche femelle 25a correspondante de l'autre connecteur. In this embodiment, the female pins 25b protrude from the corresponding insert 26b in an open cavity 45 delimited by the sleeve 30b which surrounds them. The latter is the outer sleeve. In addition, the male pins 25a are fully integrated into the corresponding insert 26a of the sleeve 30a and the latter is the inner sleeve. As can be seen in FIG. 2, each male pin 25a extends axially in a hole 47 of the insert 26a and the diameter of this hole is just sufficient to accommodate the corresponding female pin 25a of the other connector.
Cette disposition est avantageuse mais on pourrait parfaitement concevoir une structure inverse dans laquelle les broches mâles feraient saillie de l'insert correspondant et les broches femelles seraient entière-ment intégrées dans leur propre insert. Bien entendu, les broches mâles pourraient être logées dans un 15 manchon dit extérieur et les broches femelles pourraient être logées dans un manchon dit intérieur. Le connecteur représenté sur la figure 1 est du type à deux voies, c'est-à-dire qu'il est adapté pour réaliser la connexion simultanée de deux lignes de transmission bifilaire. Bien entendu, le connecteur 20 conforme à l'invention peut être conçu pour une seule voie ; il ne comporte alors qu'un seul manchon abritant un insert et une paire de broches. A l'inverse, un même connecteur peut comporter un plus grand nombre de manchons, pour le raccordement simultané d'un nombre 25 correspondant de lignes. Chaque manchon faisant partie du même boîtier métallique 23 abrite alors un insert 26b et deux broches 25b. Dans l'exemple de la figure 4, les manchons sont agencés côte à côte et en une seule rangée. S'agissant de manchons extérieurs 30b, ils ne forment qu'un 30 seul bloc allongé. Les manchons intérieurs correspondants, sur l'autre conne` 'tee r non représenté, sont s-3per,çs. Ce connecte assure branchement simultané de quatre lignes de transmission bfilaire. Dans le mode de réalisation de la figure 5, les manchons sont oie. .osés côte à côte et suivant (au moins) deux 35 rangées parallèles. Dans l'exe. ple plus spécifiquement décrit à quatre This arrangement is advantageous but one could perfectly conceive an inverse structure in which the male pins would protrude from the corresponding insert and the female pins would be fully integrated into their own insert. Of course, the male pins could be housed in an outer sleeve and the female pins could be housed in a so-called inner sleeve. The connector shown in Figure 1 is of the two-way type, that is to say, it is adapted to achieve the simultaneous connection of two two-wire transmission lines. Of course, the connector 20 according to the invention can be designed for a single channel; it then has only one sleeve housing an insert and a pair of pins. Conversely, the same connector may have a larger number of sleeves, for the simultaneous connection of a corresponding number of lines. Each sleeve forming part of the same metal housing 23 then houses an insert 26b and two pins 25b. In the example of Figure 4, the sleeves are arranged side by side and in a single row. Being outer sleeves 30b, they form only one elongated block. The corresponding inner sleeves, on the other con''t tee 'not shown, are s-3per, çs. This connector provides simultaneous connection of four lines of transmission bfilaire. In the embodiment of Figure 5, the sleeves are goose. dare side by side and following (at least) two parallel rows. In the exe. more specifically described at four
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